污水处理相关知识课件

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1、第九章第九章 水环境污染控制与治理的生水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理态工程及微生物学原理思考题nP322.1-13n自然界水体的生物自净由于受到溶解氧、营养平衡、微生物自然界水体的生物自净由于受到溶解氧、营养平衡、微生物种属及其它生存条件的限制，净化速度是有限的。种属及其它生存条件的限制，净化速度是有限的。n提问：提问：如何利用人工手段提高污废水生物处理效率？如何利用人工手段提高污废水生物处理效率？n1 1.改善微生物生长的环境条件改善微生物生长的环境条件 ；2 2.通过基因工程或人工驯化的手段获得高效菌群投通过基因工程或人工驯化的手段获得高效菌群投加到处理系统中；加到处理系统中

2、；n目前生物处理目前生物处理主要主要用于用于水中有机污染物水中有机污染物以以及及氮磷污染氮磷污染的处理的处理。n通常限制：通常限制：毒物毒物（pHpH、盐、酸碱、有机毒物等）盐、酸碱、有机毒物等）浓度不能浓度不能过高过高、不能处理存在难生物降解物质不能处理存在难生物降解物质（多苯环、过长链（多苯环、过长链聚合物等）聚合物等）n提问：提问：对于这类废水是否就不能用生物法呢？对于这类废水是否就不能用生物法呢？n答案：答案：可以可以n先进行先进行物理化学物理化学转化难降解及去除有毒物质转化难降解及去除有毒物质n（前处理前处理包括包括臭氧氧化、电解、双氧水氧化、铁碳床、紫外臭氧氧化、电解、双氧水氧化、

3、铁碳床、紫外臭氧联合处理等、湿式氧化、超声臭氧联合处理等、湿式氧化、超声）n筛选驯化、重组制造高效降解菌；筛选驯化、重组制造高效降解菌；n这一章我们主要介绍污废水生物处理的微生物的机理。并对废水处理这一章我们主要介绍污废水生物处理的微生物的机理。并对废水处理技术作一概括的介绍，具体设备设计操作以及计算大家会在水处理工技术作一概括的介绍，具体设备设计操作以及计算大家会在水处理工程中继续学习。程中继续学习。第一节第一节 污废水生物处理中的生态系统污废水生物处理中的生态系统l根据根据处理需氧与否处理需氧与否n好氧处理和厌氧处理好氧处理和厌氧处理n低浓度（低浓度（CODCOD1500mg/L1500m

4、g/L）适合好氧处理适合好氧处理n高浓度（高浓度（COD1500mg/LCOD1500mg/L）用厌氧前处理再好氧用厌氧前处理再好氧处理更为适宜。处理更为适宜。n提问：提问：为什么过高为什么过高CODCOD的废水不宜用好氧法？的废水不宜用好氧法？n有机物浓度过高，好氧生物代谢迅速，有机物浓度过高，好氧生物代谢迅速，水中溶解氧难水中溶解氧难以即时供应以即时供应，好氧生物生长受限，很难保证处理质量，好氧生物生长受限，很难保证处理质量，而厌氧生物则没有这种限制而厌氧生物则没有这种限制。l根据根据微生物所处状态微生物所处状态n原理：原理：n 活性污泥法活性污泥法模拟模拟水体自净水体自净n微生物在设备中

5、呈微生物在设备中呈悬浮状态悬浮状态 n 生物膜法生物膜法模拟模拟土壤自净土壤自净n微生物附着于其他物体表面上成微生物附着于其他物体表面上成附着状态附着状态n活性污泥既有活性污泥既有好氧活性污泥法好氧活性污泥法，也有也有厌氧活性污泥法厌氧活性污泥法，生物膜法既有生物膜法既有好好氧生物膜法氧生物膜法也有也有厌氧生物膜法厌氧生物膜法。n一、一、好氧活性污泥法好氧活性污泥法n好氧活性污泥法又叫好氧活性污泥法又叫曝气法曝气法，最早由英国人于，最早由英国人于1914年创建而来，经过年创建而来，经过90多年的发展已成为处理有多年的发展已成为处理有机废水最主要的方法。机废水最主要的方法。n好氧活性污泥是好氧活

6、性污泥是在曝气状态下在曝气状态下由多种由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物(兼有少量的厌氧微生物兼有少量的厌氧微生物)与污与污(废废)水水中有机的和无机固体物中有机的和无机固体物混凝混凝交织在一交织在一起，形成的起，形成的絮状体或称绒粒絮状体或称绒粒。n活性污泥的形成是一种自然现象活性污泥的形成是一种自然现象。n例如，如果向一桶含粪便污水中不断地加入空气，并持续维持水中例如，如果向一桶含粪便污水中不断地加入空气，并持续维持水中的溶解氧，那末经过一段时间后，就会产生褐色絮花状的泥粒，在的溶解氧，那末经过一段时间后，就会产生褐色絮花状的泥粒，在显微镜下会看到，污泥

7、里充满了各种各样的微生物，这就是典型的显微镜下会看到，污泥里充满了各种各样的微生物，这就是典型的好氧活性污泥。好氧活性污泥。n(1)(1)组成组成n好氧微生物好氧微生物和和兼性厌氧微生物兼性厌氧微生物(兼有少量的厌氧兼有少量的厌氧微生物微生物)与其上吸附的与其上吸附的固体杂质组成固体杂质组成。n通过生物学和化学分析，活性污泥由：通过生物学和化学分析，活性污泥由：活性微生物，活性微生物，2550微生物内源呼吸残余物，微生物内源呼吸残余物，017吸附在活性污泥上的惰性的不可降解的有机物吸附在活性污泥上的惰性的不可降解的有机物虽可降解但尚未降解的有机物虽可降解但尚未降解的有机物惰性无机物，惰性无机物

8、，2030565（2 2）好氧活性污泥的性质）好氧活性污泥的性质n物理性质物理性质：颜色以颜色以为佳为佳 黑色说明黑色说明厌氧、白色说明无机物过多，厌氧、白色说明无机物过多，含水率含水率9999左左右右，密度，密度1.0021.0021.0061.006，粒大小为，粒大小为0.020.020.2mm0.2mm，比表面积为，比表面积为0 0100cm100cm2 2；有沉降能力，有沉降能力，有吸附能力有吸附能力n化学性质化学性质：呈弱酸性（：呈弱酸性（pHpH约为约为6.76.7），），具一具一定的缓冲能力和定的缓冲能力和氧化有机物的能力，氧化有机物的能力，n生化性质生化性质：有生物活性，有：有

9、生物活性，有自我繁殖自我繁殖能力。能力。2.好氧活性污泥的存在状态好氧活性污泥的存在状态n 完全混合式曝气池完全混合式曝气池悬浮态悬浮态（曝气池（曝气池任何一点所取活性污泥其微生物群落基任何一点所取活性污泥其微生物群落基本相同）本相同）n推流式的曝气池推流式的曝气池各区段之间微生种各区段之间微生种群和数量有差异群和数量有差异（随推流方向种类依次（随推流方向种类依次增多）；增多）；每一区段中的任何一点每一区段中的任何一点，其活，其活性污泥性污泥微生物群落基本相同微生物群落基本相同l对含有机物和细菌的污水不断曝气，维持足对含有机物和细菌的污水不断曝气，维持足够的溶解氧，经过一定时间后，就会产生絮够

10、的溶解氧，经过一定时间后，就会产生絮状的污泥。状的污泥。l在在显微镜显微镜下观察，可看到各种微生物下观察，可看到各种微生物细细菌、霉菌、原生动物、后生动物。菌、霉菌、原生动物、后生动物。l从从外观外观上看，活性污泥根据废水水质不同有上看，活性污泥根据废水水质不同有不同的颜色，有褐色、黄色、灰色和铁红色不同的颜色，有褐色、黄色、灰色和铁红色等。等。l轻轻搅动，易于呈悬浮物状；静止片刻，也轻轻搅动，易于呈悬浮物状；静止片刻，也易沉下。活性污泥易沉下。活性污泥无臭味无臭味，具有微微的，具有微微的土腥土腥味。味。n结构和功能的中心结构和功能的中心能起絮凝作用的细能起絮凝作用的细菌形成的），在其上生长着

11、其他微生物。菌形成的），在其上生长着其他微生物。其它微生物：其它微生物：酵母菌、霉菌、放线菌、藻类、原生动酵母菌、霉菌、放线菌、藻类、原生动物和某些微型后生动物物和某些微型后生动物(轮虫、线虫等轮虫、线虫等)，及病原微生，及病原微生物。物。nA A菌胶团菌胶团n在微生物学领域里，将动胶菌属形成的细菌团块称为菌胶团。在微生物学领域里，将动胶菌属形成的细菌团块称为菌胶团。n在水处理工程领域内，则将所有具有荚膜或粘液的絮在水处理工程领域内，则将所有具有荚膜或粘液的絮凝性细菌互相絮凝聚集成的菌胶团块都称为凝性细菌互相絮凝聚集成的菌胶团块都称为菌胶团。菌胶团。n提问：提问：菌胶团在活性污泥中哪些功能？菌

12、胶团在活性污泥中哪些功能？n吸附和氧化分解有机物吸附和氧化分解有机物；n菌胶团是细菌的存在形式，细菌占到活性污泥中微生物总量的菌胶团是细菌的存在形式，细菌占到活性污泥中微生物总量的99%,有有107108个个/ml，他们是生物处理的主力军，一旦菌胶团，他们是生物处理的主力军，一旦菌胶团受到各种因素的影响和破坏，则活性污泥法对有机物去除率明受到各种因素的影响和破坏，则活性污泥法对有机物去除率明显下降，甚至无去除能力。显下降，甚至无去除能力。n 为原、后生动物提供了良好的生存环境为原、后生动物提供了良好的生存环境；n例如菌胶团本身为原生动物、微型后生动物提供附着场所；菌例如菌胶团本身为原生动物、微

13、型后生动物提供附着场所；菌胶团中的细菌可以去除毒物、自身作为动物食料。胶团中的细菌可以去除毒物、自身作为动物食料。n如何形成菌胶团呢？如何形成菌胶团呢？n 粘性多糖的粘着作用粘性多糖的粘着作用n很多细菌荚膜相互间粘着时就会形成一个由许多细菌共有的大很多细菌荚膜相互间粘着时就会形成一个由许多细菌共有的大荚膜，荚膜，当细菌进入老龄后，细菌分泌的的粘稠多糖聚合物增多，当细菌进入老龄后，细菌分泌的的粘稠多糖聚合物增多，更加速了细菌大荚膜的增大，这样就形成了菌胶团的雏形。更加速了细菌大荚膜的增大，这样就形成了菌胶团的雏形。b.b.菌胶团的形成机理菌胶团的形成机理n 纤维素性质多糖的勾连作用纤维素性质多糖

14、的勾连作用n将菌胶团置于电子显微镜下观察时发现，在大荚膜增大的同时，将菌胶团置于电子显微镜下观察时发现，在大荚膜增大的同时，在其外侧出现了许多类似于纤维素网状的物质，如图所示在其外侧出现了许多类似于纤维素网状的物质，如图所示活性污泥菌胶团外的纤维丝电镜照片活性污泥菌胶团外的纤维丝电镜照片 原生动物分泌的胞外粘液的粘着作用；原生动物分泌的胞外粘液的粘着作用；实验证明实验证明小口钟虫、累枝虫和尾草履虫等纤毛小口钟虫、累枝虫和尾草履虫等纤毛虫能分泌一些促进凝聚的糖类，在促进自身粘虫能分泌一些促进凝聚的糖类，在促进自身粘附在活性污泥上的同时，附在活性污泥上的同时，加速菌胶团的进一步加速菌胶团的进一步增

15、大；增大；小口钟虫小口钟虫n细菌除动胶菌属外细菌除动胶菌属外其他优势菌主要是与特定废水中物其他优势菌主要是与特定废水中物质种类有关质种类有关是能起絮凝作用的细菌形成的是能起絮凝作用的细菌形成的，n在菌胶团上层居住的是放线菌、在菌胶团上层居住的是放线菌、真菌及原生动物、后生动物真菌及原生动物、后生动物。它们的数量相比较细菌而言要它们的数量相比较细菌而言要少得多。少得多。通常包括少量的球衣菌、诺卡通常包括少量的球衣菌、诺卡氏菌、发硫菌、头孢霉、地霉菌、酵母菌等，氏菌、发硫菌、头孢霉、地霉菌、酵母菌等，以及原生动物中的钟虫、盖纤虫、等枝虫、以及原生动物中的钟虫、盖纤虫、等枝虫、草履虫和原生动物中的轮

16、虫。草履虫和原生动物中的轮虫。该生态体该生态体系随环境条件改变而改变。系随环境条件改变而改变。4.好氧活性污泥中微生物的浓度和数量好氧活性污泥中微生物的浓度和数量l浓度的表示方法：浓度的表示方法：nMLSS 混合液悬浮固体（包括无机和有机的固体混合液悬浮固体（包括无机和有机的固体）：1L活性污泥混合液中含有多少毫克恒重的干固体活性污泥混合液中含有多少毫克恒重的干固体）nMLVSS 混合液挥发性悬浮固体混合液挥发性悬浮固体（包括有机固体（包括有机固体微生物）微生物）：1L活性污泥混合液中含有多少毫克恒重、干的活性污泥混合液中含有多少毫克恒重、干的挥发性固体挥发性固体）n一般城市污水处理：一般城市

17、污水处理：MLVSS：MLSS=0.7-0.8 MLSS保持在保持在2000-3000mg/Ln工业废水处理：工业废水处理：MLSS保持在保持在3000mg/Ln高浓度工业废水处理：高浓度工业废水处理：MLSS保持在保持在3000-5000mg/Ll数量：数量：1mL好氧活性污泥中的细菌有好氧活性污泥中的细菌有107-1085.活性污泥的沉降浓缩性能活性污泥的沉降浓缩性能(1)污泥沉降比（污泥沉降比（SV30 ）混合液在量筒内静混合液在量筒内静置置30min后所形成沉淀污泥的容积占原混合液后所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率，以表示。容积的百分率，以表示。作用：作用：v反应曝气池正常运

18、行的污泥量；反应曝气池正常运行的污泥量；v控制剩余污泥的排放量；控制剩余污泥的排放量；v及早发现污泥膨胀等异常现象的发生。及早发现污泥膨胀等异常现象的发生。(2)污泥体积指数污泥体积指数(污泥指数污泥指数，SVI)曝气池出曝气池出口处混合液经口处混合液经30min静置沉淀后，每克干污泥静置沉淀后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占的容积，以所形成的沉淀污泥所占的容积，以mL计计,单单位位mL/gmL/g。(1)30min(/)(1)()(/)LSV mL LSVILgMLSS g L混合液静沉形成的活性污泥容积(mL)混合液中悬浮固体干重SVI100100200200污泥沉降性能良好一般较差，易膨

19、胀 一般常控制一般常控制SVI在在50150之间为宜。之间为宜。显微镜下的活性污泥显微镜下的活性污泥n 好氧活性污泥的净化作用机理见下图好氧活性污好氧活性污泥的净化作用机理见下图好氧活性污泥吸附和降解泥吸附和降解n用框图表示见下图用框图表示见下图 吸吸附附 吸吸收收 氧氧化化 合合成成 摄摄食食 吞吞食食 氧氧化化 合合成成 污污染染物物质质 SS DS SS 活活性性污污泥泥颗颗粒粒 新新活活性性污污泥泥颗颗粒粒 活活性性污污泥泥中中的的微微型型动动物物 DS CO2、H2O、NH3 SO42-、PO43-CO2、H2O、NH3 SO42-、PO43-新新的的微微型型动动物物 处处理理水水

20、后处理后处理生物处理生物处理（二级处理）（二级处理）化学营养物化学营养物曝气池沉淀池污泥回流污泥回流净水外排净水外排预处理预处理 （一级处理）（一级处理）污泥及余渣消化罐n活性污泥的优势：活性污泥的优势：n可以连续反复使用可以连续反复使用n好氧活性污泥由于是由有生命的微生物组成，能自好氧活性污泥由于是由有生命的微生物组成，能自我繁殖，且易于分离我繁殖，且易于分离，而化学药剂只能一次使用，而化学药剂只能一次使用，故活性污泥比化学混凝剂优越。故活性污泥比化学混凝剂优越。n可以降解水中的溶解性有机物可以降解水中的溶解性有机物，这也这也是物理化学方法难以做到的。是物理化学方法难以做到的。泥水分泥水分离

21、良好离良好，出水，出水清澈清澈n1普通活性污泥法普通活性污泥法n 好氧活性污泥法的处理工艺很多，最为普遍使用的好氧活性污泥法的处理工艺很多，最为普遍使用的活性污泥法工艺如下图活性污泥法工艺如下图 空空气气 清清水水 初初沉沉池池 二二沉沉池池 回回流流污污泥泥 剩剩余余污污泥泥 曝曝气气池池废水先通过初沉池，废水先通过初沉池，除掉除掉一些一些悬浮固体悬浮固体（一级处理的目（一级处理的目的）的），然后进入一个有曝气装置的构筑物，活性污泥就，然后进入一个有曝气装置的构筑物，活性污泥就在这种装置中将废水中的在这种装置中将废水中的BOD降解掉降解掉（二级处理的目（二级处理的目的），的），并产生新的活性

22、污泥。当并产生新的活性污泥。当BOD降到一定程度时降到一定程度时，混合液一起流入二次沉淀池，进行固液分离，上清液，混合液一起流入二次沉淀池，进行固液分离，上清液排放，沉淀下来的污泥一部分回流到曝气池中，一部分排放，沉淀下来的污泥一部分回流到曝气池中，一部分作为剩余污泥而排放。作为剩余污泥而排放。n在普通型的基础上加以改造，使之性能提高的好氧在普通型的基础上加以改造，使之性能提高的好氧活性污泥法中有活性污泥法中有推流式推流式活性污泥法活性污泥法、完全混合完全混合式式活性污泥法、活性污泥法、接触氧化稳定接触氧化稳定法、法、分段布水分段布水推流式推流式活性污泥法、活性污泥法、氧化沟氧化沟式活性污泥法

23、式活性污泥法，它们都是对普通活性污泥法的改进，如下图所示它们都是对普通活性污泥法的改进，如下图所示齐鲁石化一净化车间污水处理工艺例 齐鲁石化一净化的生化处理工艺一级隔油浮选后污水调节池一级曝气池（脱碳）二级曝气池（硝化脱氮）二沉池后浮选A 推流式活性污泥法推流式活性污泥法 回流污泥进水曝气池剩余污泥沉淀池出水B 完全混合式活性污泥法完全混合式活性污泥法回流污泥进水曝气池剩余污泥沉淀池出水C 接触氧化稳定法接触氧化稳定法 稳定池进水接触氧化池剩余污泥回流污泥沉淀池出水D 分段布水推流式活性污泥法分段布水推流式活性污泥法 回流污泥进水曝气池剩余污泥沉淀池出水E 氧化沟活性污泥法氧化沟活性污泥法 氧

24、化沟回流污泥进水充气刷剩余污泥沉淀池出水n序批式活性污泥法序批式活性污泥法（英文（英文简称简称SBR法法）是国内外近是国内外近年来开发的一种活性污泥法年来开发的一种活性污泥法，它的工艺特点是将曝它的工艺特点是将曝气池与沉淀池合而为一，生化反应呈分批进行。气池与沉淀池合而为一，生化反应呈分批进行。基基本周期可由本周期可由进水、反应、沉降、排水和闲置五个阶进水、反应、沉降、排水和闲置五个阶段段组成组成。如下图所示。如下图所示。n这种方法由于较其它活性污泥法这种方法由于较其它活性污泥法构造简单，投资少、构造简单，投资少、操作灵活、污泥产率低、脱氮效果好操作灵活、污泥产率低、脱氮效果好等特点越来越得等

25、特点越来越得到广泛的重视。到广泛的重视。n氧化塘的工艺氧化塘的工艺是特殊的活性污泥法，是特殊的活性污泥法，是一种人工的、是一种人工的、接近自然生态系统的活性污泥法接近自然生态系统的活性污泥法。(本质上就是一个本质上就是一个长时间盛放污水的池塘，通常局部曝氧）长时间盛放污水的池塘，通常局部曝氧）n在氧化塘内，藻类和细菌共存于同一环境中，保持在氧化塘内，藻类和细菌共存于同一环境中，保持互生关系，见下图氧化塘的互生原理。互生关系，见下图氧化塘的互生原理。n依据依据n原生动物数量、种类、原生动物数量、种类、优势、个体活性优势、个体活性与水与水质的相关规律。质的相关规律。n优越性优越性n提问提问:与水质

26、分析及细菌与水质分析及细菌观察、计数相比好处何在观察、计数相比好处何在?n.观察测量容易观察测量容易仅需低倍显微镜即可活体观察仅需低倍显微镜即可活体观察.快速预报快速预报n通常污水处理厂每天都要通常污水处理厂每天都要对本厂的出水进行水质监对本厂的出水进行水质监测，若超过国家规定的标测，若超过国家规定的标准，就要及时追查原因，准，就要及时追查原因，以求解决。以求解决。湖南石油化工厂的曝气池中的有柄纤毛湖南石油化工厂的曝气池中的有柄纤毛虫与虫与BOD5统计数据统计数据各厂情况不同，需独立总结。各厂情况不同，需独立总结。缩短缩短发现问题、解决问题的时发现问题、解决问题的时间。间。l微生物出现的先后次

27、序是：微生物出现的先后次序是：细菌细菌植物性鞭毛虫植物性鞭毛虫肉足类肉足类(变形虫变形虫)动动物性鞭毛虫物性鞭毛虫游泳型纤毛虫游泳型纤毛虫固着型纤毛虫固着型纤毛虫轮虫。轮虫。(1)(1)根据微生物的演替判断水质和污水处理程度根据微生物的演替判断水质和污水处理程度及判断活性污泥培养成熟程度及判断活性污泥培养成熟程度 活性污泥培养初期活性污泥培养初期 活性污泥培养中期活性污泥培养中期 活性污泥培养成熟活性污泥培养成熟期期 鞭毛虫鞭毛虫游泳型纤毛虫、鞭游泳型纤毛虫、鞭毛虫毛虫 钟虫等固着型纤毛钟虫等固着型纤毛虫、楯纤虫、轮虫虫、楯纤虫、轮虫(2)根据原生动物种类判断活性污泥和处理水质的根据原生动物种

28、类判断活性污泥和处理水质的好与坏好与坏v 固着型纤毛虫、轮虫等出现，说明活性污泥正常、出固着型纤毛虫、轮虫等出现，说明活性污泥正常、出水水质好；水水质好；v 草履虫属、眼虫属等出现，说明活性污泥结构松散，草履虫属、眼虫属等出现，说明活性污泥结构松散，出水水质差；出水水质差；v 线虫出现则说明缺氧。线虫出现则说明缺氧。(3)(3)根据原生动物遇恶劣环境改变个体形态及其变化过根据原生动物遇恶劣环境改变个体形态及其变化过程判断进水水质变化和运行中出现的问题。程判断进水水质变化和运行中出现的问题。n如若发现如若发现n群体的纤毛虫缩成一团群体的纤毛虫缩成一团n钟虫的柄脱落钟虫的柄脱落n纤毛虫接合生殖纤毛

29、虫接合生殖（即有性生殖）、（即有性生殖）、或形成孢囊或形成孢囊n表明水中？表明水中？n存在有毒物质或其他条件如温度、存在有毒物质或其他条件如温度、pH等的不适宜。等的不适宜。.水质毒物判断水质毒物判断*n有些原生动物对水中的溶解氧有些原生动物对水中的溶解氧变化十分敏感。变化十分敏感。n如钟虫细胞前端出现气如钟虫细胞前端出现气泡，运动迟缓，说明水泡，运动迟缓，说明水中充氧不足中充氧不足，或溶氧过或溶氧过高，高，水质将变坏。反之水质将变坏。反之则表明溶解氧情况适中则表明溶解氧情况适中良好。如图钟虫带有气良好。如图钟虫带有气泡图泡图。.溶解氧判断溶解氧判断.曝气池处理效果的判断曝气池处理效果的判断*

30、n提问提问:有哪些作用有哪些作用?n捕食水中的悬浮的有机废物颗粒捕食水中的悬浮的有机废物颗粒（细菌主要吃溶解性（细菌主要吃溶解性污染物）污染物）n提问：？提问：？n细菌（尤其使游离细菌）本身也是有机污染细菌（尤其使游离细菌）本身也是有机污染物；物；提问提问：游离细菌游离细菌转化为转化为原原生动物生动物同样是有机污染物，同样是有机污染物，净化何在呢？净化何在呢？3kg1kgCO2+H2O+盐盐2kg同理可知：同理可知：食物链越长，净化效果远好。食物链越长，净化效果远好。3.促进絮凝和沉淀作用促进絮凝和沉淀作用 n活性污泥颗粒主要是由细菌絮凝而成，实验证明活性污泥颗粒主要是由细菌絮凝而成，实验证明

31、小小口钟虫、累枝虫和草履虫等纤毛虫能分泌一些口钟虫、累枝虫和草履虫等纤毛虫能分泌一些粘性粘性多糖多糖，使他们能够附着在小的絮凝体上，同时促进使他们能够附着在小的絮凝体上，同时促进絮凝体进一步黏附细菌使污泥絮体增大。絮凝体进一步黏附细菌使污泥絮体增大。n生产上常常发现在活性污泥培养初期，一旦处理系统中出现生产上常常发现在活性污泥培养初期，一旦处理系统中出现固着型纤毛虫，随后就可看到活性污泥絮体的形成并逐渐增固着型纤毛虫，随后就可看到活性污泥絮体的形成并逐渐增大。大。n好氧生物膜法好氧生物膜法构筑物构筑物有有普通普通滤池滤池、高负荷生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池，还有塔式生物滤池，还有生物

32、转盘生物转盘、接触氧化法接触氧化法(即浸即浸没滤池法没滤池法)等。等。n好氧生物膜法：好氧生物膜法：生物填料生物填料表面附着的生物薄膜进行污染物表面附着的生物薄膜进行污染物降解的生物处理法降解的生物处理法。n于于1919世纪末世纪末，在研究土壤净化污水的过滤田的基础上，开发并应用于，在研究土壤净化污水的过滤田的基础上，开发并应用于生产。由于效果不如后来出现的活性污泥法，一度被长期搁置，生产。由于效果不如后来出现的活性污泥法，一度被长期搁置，2020世世纪纪6060年代以后年代以后，由于，由于新型合成材料新型合成材料的大量生产和环境保护对于水要求的大量生产和环境保护对于水要求的进一步提高，生物膜

33、法又获得了新的发展。的进一步提高，生物膜法又获得了新的发展。n构筑物：构筑物：是指与生产设备配套用的各种土建设施，就是是指与生产设备配套用的各种土建设施，就是不具备、不包含或不提供人类居住功能的人工建造物，不具备、不包含或不提供人类居住功能的人工建造物，比如水塔、水池、过滤池、澄清池、沼气池、排气、排比如水塔、水池、过滤池、澄清池、沼气池、排气、排毒烟囱、排水沟、设备的混凝土框架（如栈桥、塔架、毒烟囱、排水沟、设备的混凝土框架（如栈桥、塔架、管架等）、围墙、厂区道路、界石、水准点、座标点及管架等）、围墙、厂区道路、界石、水准点、座标点及地下混凝土管网等。地下混凝土管网等。等。构筑物的称谓在给排

34、水教科书中提得比较多。等。构筑物的称谓在给排水教科书中提得比较多。n建筑物：建筑物：是指一般具备、包含或提供人类居住功能的人是指一般具备、包含或提供人类居住功能的人工建造物。如生产车间、辅助车间、储运部门、办公等工建造物。如生产车间、辅助车间、储运部门、办公等生产用房屋，包括砖墙、楼板、房梁、屋面、防水层、生产用房屋，包括砖墙、楼板、房梁、屋面、防水层、落 水 管、防 腐 层、玻 璃 门 窗 及 建 筑 装 饰 等。落 水 管、防 腐 层、玻 璃 门 窗 及 建 筑 装 饰 等。生物填料投加量投加量 普通接触氧化普通接触氧化 水解调节池水解调节池 好氧或厌氧流化床好氧或厌氧流化床 好氧或好氧或

35、 好氧好氧或或 厌氧生物塘厌氧生物塘 厌氧滤池厌氧滤池占反应池体积占反应池体积%8-13 5 15-25 3-5 40-60 8-13 5 15-25 3-5 40-60 生物填料上的生物膜普通生物滤池普通生物滤池生物转盘1.好氧生物膜好氧生物膜n好氧生物膜：好氧生物膜：是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物黏附在生物滤池或生物转盘盘片上的一层粘性、薄生物黏附在生物滤池或生物转盘盘片上的一层粘性、薄膜状的微生物混合群体。膜状的微生物混合群体。是生物膜法净化污废水的工作是生物膜法净化污废水的工作的主体的主体。2.好氧生物膜中的微生物群落好氧生物膜中的微生物群

36、落及其功能及其功能n根据位置与功能不同根据位置与功能不同生物膜生物、生物膜面生生物膜生物、生物膜面生物及滤池扫除生物。物及滤池扫除生物。n普通滤池内生物膜的微生普通滤池内生物膜的微生物群落表物群落表（纵横向看）（纵横向看）横向横向纵向纵向各不各不相同相同滤滤扫扫生生物物膜膜面面生生物物膜膜生生物物23mm0.3mm好氧区好氧区生物滤池（塔）中的分层特征表生物滤池（塔）中的分层特征表(纵向看纵向看)上上层层 中中层层 下下层层 营营养养物物 浓浓度度高高 上上层层微微生生物物的的代代谢谢产产物物及及较较低低的的有有机机物物浓浓度度 有有 机机 物物 浓浓 度度 很很低低，低低分分子子上上层层微微

37、 生生 物物 的的 代代 谢谢产产物物较较多多 微微生生物物种种类类 细细菌菌及及少少数数鞭鞭毛毛虫虫 菌菌胶胶团团、浮浮游游球球衣衣菌菌、鞭鞭毛毛虫虫、变变形形虫虫、豆豆形形虫虫、肾肾形形虫虫等等 菌菌胶胶团团、浮浮游游球球衣衣菌菌、钟钟虫虫为为主主的的 固固 着着 型型 纤纤 毛毛虫虫 和和 少少 数数 游游 泳泳型型纤纤毛毛虫虫 相当于多污带相当于中污带相当于寡污带4.好氧生物膜的净化作用机理好氧生物膜的净化作用机理 有机物从流动水中通过扩有机物从流动水中通过扩散作用转移到附着水中去，散作用转移到附着水中去，同时氧也通过流动水、附着同时氧也通过流动水、附着水进入生物膜的好氧层；水进入生物

38、膜的好氧层；生物膜中的有机物进行好生物膜中的有机物进行好氧分解；代谢产物如氧分解；代谢产物如CO2、H2O等无机物沿相反方向排等无机物沿相反方向排至流动水层及空气中；至流动水层及空气中；内部厌氧层的厌氧菌利用死亡内部厌氧层的厌氧菌利用死亡的好氧菌及部分有机物进行厌氧的好氧菌及部分有机物进行厌氧代谢；代谢产物如有机酸等转移代谢；代谢产物如有机酸等转移到好氧层或流动水层中。到好氧层或流动水层中。在生物滤池中，好氧代谢起主导作用，是有机物去除的主要过程。在生物滤池中，好氧代谢起主导作用，是有机物去除的主要过程。横向看：横向看：纵向看：n在生物滤池中，上层生物膜中的生物膜在生物滤池中，上层生物膜中的生

39、物膜生物（絮凝性细菌及其他微生物）和生生物（絮凝性细菌及其他微生物）和生物膜面生物（固着型纤毛虫、游泳型纤物膜面生物（固着型纤毛虫、游泳型纤毛虫及微型后生动物）吸附废水中的大毛虫及微型后生动物）吸附废水中的大分子有机物，将其水解为小分子有机物。分子有机物，将其水解为小分子有机物。同时吸收溶解性有机物和经水解的小分同时吸收溶解性有机物和经水解的小分子有机物进入体内，并氧化分解之，微子有机物进入体内，并氧化分解之，微生物利用吸收的营养构建自身细胞。上生物利用吸收的营养构建自身细胞。上一层生物膜的代谢产物流向下一层，被一层生物膜的代谢产物流向下一层，被下一层的生物膜生物吸收氧化。分解为下一层的生物膜

40、生物吸收氧化。分解为二氧化碳和水。老化的生物膜和游离细二氧化碳和水。老化的生物膜和游离细菌被滤池扫除生物吞食。菌被滤池扫除生物吞食。同一类型废水同一类型废水好氧活性污泥法好氧活性污泥法与与生物滤池法生物滤池法处理效果对比处理效果对比项项目目BODCODSS(悬悬浮浮物物)细细菌菌病病毒毒活性污泥法 95%69.2%95%98%98%去 除率生物滤池95%69.2%95%95%50%据微生物生态学据微生物生态学优缺点对比优缺点对比生生物物量量耐耐冲冲击击负负荷荷污污泥泥产产生生量量污污泥泥膨膨胀胀动动力力消消耗耗管管路路堵堵塞塞活性污泥法较较小小较较差差多多发发生生较较合合理理否否生物滤池较较大

41、大较较强强少少不不发发生生较较大大是是1.自然挂膜法自然挂膜法 2.活性污泥挂膜法活性污泥挂膜法 3.优势菌种挂膜法优势菌种挂膜法 n提问：提问：什么是活性污泥膨胀什么是活性污泥膨胀？n正常的活性污泥颗粒体积膨胀，继而分裂为沉降性很差正常的活性污泥颗粒体积膨胀，继而分裂为沉降性很差的小颗粒污泥，引起二沉池池面飘泥严重，出水水质急的小颗粒污泥，引起二沉池池面飘泥严重，出水水质急剧变差的现象。剧变差的现象。n本质本质污泥密度变小或黏附能力下降。污泥密度变小或黏附能力下降。n分分非丝状菌污泥膨胀非丝状菌污泥膨胀与与丝状菌污泥膨胀丝状菌污泥膨胀两类两类vSVI200mL/g标志着活性污泥发生膨胀。标志

42、着活性污泥发生膨胀。SVI200mL/g为正常活性污泥，一般在为正常活性污泥，一般在50150mL/g，最好最好在在100mL/g左右；左右；n 曝气力度过大，污泥碎裂膨胀曝气力度过大，污泥碎裂膨胀n提问：原因提问：原因？n气泡夹带气泡夹带,密度降低；气泡机械破碎；密度降低；气泡机械破碎；细菌处于对数期细菌处于对数期多糖分泌减少多糖分泌减少n缺氧、缺氧、厌氧膨胀漂泥厌氧膨胀漂泥n提问：原因提问：原因？n二沉池底部淤泥厌氧产气（反硝化二沉池底部淤泥厌氧产气（反硝化N2、CH4)n进水水质有过量的表面活性物质和油脂类化合物；进水水质有过量的表面活性物质和油脂类化合物；n提问：原因提问：原因？n油及

43、泡沫降低污泥密度油及泡沫降低污泥密度n生物中毒污泥膨胀生物中毒污泥膨胀（pHpH波动大、补碱过量、温度过波动大、补碱过量、温度过高、高、CODcrCODcr浓度骤然升高、含酚及其衍生物，醇、醛浓度骤然升高、含酚及其衍生物，醇、醛和某些有机酚、硫化物、重金属及卤化物过高等）和某些有机酚、硫化物、重金属及卤化物过高等）n原因原因？n细菌细菌休克死亡、粘液分泌减少休克死亡、粘液分泌减少n新污泥膨胀现象新污泥膨胀现象n未驯化污泥对新类型废水不适应，未驯化污泥对新类型废水不适应，不沉降或沉降不沉降或沉降极慢，极慢，长时间曝气驯化后恢复正常；长时间曝气驯化后恢复正常；n提问：原因提问：原因？n类似中毒类似

44、中毒nBOD/N过高过高n假菌丝或后生动物钻噬污泥膨胀假菌丝或后生动物钻噬污泥膨胀n大肠埃希氏菌及芽孢杆菌形成暂时性大肠埃希氏菌及芽孢杆菌形成暂时性假丝状假丝状生长或后生动物钻噬而形成的膨胀污泥。生长或后生动物钻噬而形成的膨胀污泥。（很（很少见）少见）原因原因高含水率菌胶团占优势高含水率菌胶团占优势二、活性污泥丝状膨胀活性污泥丝状膨胀（一）活性污泥丝状膨胀的致因微生物（一）活性污泥丝状膨胀的致因微生物v 由于由于丝状细菌（球衣菌、硫细菌）或真菌优势丝状细菌（球衣菌、硫细菌）或真菌优势过度生长过度生长引起的活性污泥膨胀称为活性污泥丝状引起的活性污泥膨胀称为活性污泥丝状膨胀。膨胀。v 致因微生物常

45、致因微生物常见的有诺卡氏菌属、浮游球衣菌见的有诺卡氏菌属、浮游球衣菌属、微丝菌属、发硫菌属、贝日阿托氏菌属等属、微丝菌属、发硫菌属、贝日阿托氏菌属等（二）活性污泥丝状膨胀的成因（二）活性污泥丝状膨胀的成因（丝状菌优势生长条件）（丝状菌优势生长条件）nA.曝气池曝气池DO长期维持在较低（长期维持在较低（0.10.2mg/l）nB.水温过高（水温过高（25）、）、pH过低（过低（6.5）nC.硫化物过高硫化物过高n硫细菌（丝状菌一种）以硫化氢为食硫细菌（丝状菌一种）以硫化氢为食 nC.营养失衡营养失衡n 废水废水C/N比高，比高，N少；无机金属离子较少少；无机金属离子较少n原因原因菌丝体储备营养物

46、稀少、表面积大，在菌丝体储备营养物稀少、表面积大，在稀溶液稀溶液中争夺营养物质的能力强中争夺营养物质的能力强，更适合于贫瘠环境更适合于贫瘠环境（包括溶（包括溶解氧、各种营养物）的生长解氧、各种营养物）的生长；nD.毒物冲击毒物冲击n原因原因菌丝体耐受能力强菌丝体耐受能力强（三）活性污泥丝状膨胀的机理 v可用可用表面积与容积比假说表面积与容积比假说解释：解释：在单位体积中，呈丝状扩展生长的丝状细菌的表面积在单位体积中，呈丝状扩展生长的丝状细菌的表面积与容积之比较絮凝性菌胶团细菌的大，对有限制性的与容积之比较絮凝性菌胶团细菌的大，对有限制性的营养和环境条件的争夺占优势，絮凝性菌胶团细菌处营养和环境

47、条件的争夺占优势，絮凝性菌胶团细菌处于劣势，丝状细菌就能大量生长繁殖成优势菌，从而于劣势，丝状细菌就能大量生长繁殖成优势菌，从而引起活性污泥丝状膨胀。引起活性污泥丝状膨胀。v优势竞争表现在如下几方面：优势竞争表现在如下几方面：对对DODO的竞争；的竞争；对可溶性有机物的竞争；对可溶性有机物的竞争；对氮、磷的竞争；对氮、磷的竞争；有机物冲击负荷影响。有机物冲击负荷影响。三三.污泥膨胀的污泥膨胀的预防预防与与控制控制对策对策n提问：提问：基于上述原理如何基于上述原理如何预防预防污泥膨胀？污泥膨胀？nA.设设调节池调节池(及事故池及事故池)控制高负荷（控制高负荷（BOD、毒物）冲击毒物）冲击nB.控

48、制溶解氧控制溶解氧n溶解氧浓度必须控制在溶解氧浓度必须控制在34mg/L。nC C 调节废水的营养配比调节废水的营养配比n尽量逼近尽量逼近BOD5与与N和和P的比例的比例BOD5：N：P100：5：1。尿素尿素或或含氮量高的污泥消化池上清液含氮量高的污泥消化池上清液磷酸钠磷酸钠nD.改革工艺改革工艺n将活性污泥法改为生物膜法将活性污泥法改为生物膜法n在曝气池中加填料改为生物接触氧化法在曝气池中加填料改为生物接触氧化法nSBR(即序批式间歇曝气反应器即序批式间歇曝气反应器)法法nA 投 加投 加 次 氯 酸 钠次 氯 酸 钠（H2O2n有选择的控制丝状微生物的过渡生长有选择的控制丝状微生物的过渡

49、生长nB投加混凝剂投加混凝剂FeSO4和和FeCl3、干污泥或浓缩消化污干污泥或浓缩消化污泥泥n增加絮体密度、强度，使已膨胀的污泥恢复正常增加絮体密度、强度，使已膨胀的污泥恢复正常nC.强化补氮（强化补氮（C:N100：2030）nD.替换污泥（替换污泥（最直接的方法）最直接的方法）避免控制方法控制方法三、微生物泡沫三、微生物泡沫及其及其预防预防与与控制控制对策对策n气泡附着于大量丝状菌上气泡附着于大量丝状菌上n（NocardiaNocardia spp.and spp.and Microthrix Microthrix parvicellaparvicella）n影响？影响？n飘泥飘泥n产生

50、条件产生条件n(1)(1)高油脂含量高油脂含量;n(2)(2)污泥龄（污泥总量污泥龄（污泥总量/外排剩余污泥外排剩余污泥量）过长（量）过长（99d);d);n(3)(3)低溶解氧低溶解氧 or septicity.or septicity.第三节 厌氧污泥法和厌氧生物膜法n高浓度有机废水或剩余活性污泥多用厌氧高浓度有机废水或剩余活性污泥多用厌氧消化法处理。消化法处理。高浓度有机废水还可用有机高浓度有机废水还可用有机光合细菌处理。光合细菌处理。n厌氧消化法也有活性污泥法和生物膜厌氧消化法也有活性污泥法和生物膜法。但微生物群落与有氧环境中的不法。但微生物群落与有氧环境中的不同，包括同，包括专性厌氧

51、菌、兼性厌氧菌、厌专性厌氧菌、兼性厌氧菌、厌氧或兼性厌氧的游泳型纤毛虫。氧或兼性厌氧的游泳型纤毛虫。厌氧法的优点厌氧法的优点产生的沼气可用于发电或作为能源产生的沼气可用于发电或作为能源n沼气中的主要成分是甲烷，含量沼气中的主要成分是甲烷，含量5075%之间，之间，是一种很好的燃料。是一种很好的燃料。以日排以日排COD10t的工厂为的工厂为例，若例，若COD去除率为去除率为80%，甲烷产量为理论的，甲烷产量为理论的80%时，则可日产甲烷时，则可日产甲烷2240m3,其热值相当于其热值相当于3.85t原煤，可发电原煤，可发电5400度电。度电。2 2对营养物的需求量少对营养物的需求量少n好氧方法好

52、氧方法BOD：N：P=100：5：1，而厌氧方法为而厌氧方法为（350500）：）：5：1，相比而言对相比而言对N、P的需求要小的需求要小的多的多，因此厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐。，因此厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐。3 3产生的污泥量少，运行费用低产生的污泥量少，运行费用低n?n繁殖慢；不需要曝气繁殖慢；不需要曝气 n基于这些优点，厌氧处理在食品、酿造、制糖等工基于这些优点，厌氧处理在食品、酿造、制糖等工业中得到了广泛的应用。但厌氧处理也存在缺点业中得到了广泛的应用。但厌氧处理也存在缺点出水的有机物浓度高于好氧处理；出水的有机物浓度高于好氧处理；n发酵分解有机物不完全；发酵分解有

53、机物不完全；对温度变化较为敏感；对温度变化较为敏感；n工业中需要设置进水的控温装置，工业中需要设置进水的控温装置，37。厌氧微生物对有毒物质较为敏感；厌氧微生物对有毒物质较为敏感；n但经过毒物驯化但经过毒物驯化处理的厌氧菌对毒物的耐受力常常会极大地提处理的厌氧菌对毒物的耐受力常常会极大地提高。高。厌氧法的缺点n4.4.初次启动过程缓慢初次启动过程缓慢,处理时间长处理时间长n好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要7天天就可以培育就可以培育成功，而厌氧处理体系的活性污泥或生物膜一般需要成功，而厌氧处理体系的活性污泥或生物膜一般需要812周周才可以培育成功才

54、可以培育成功 n5 5处理过程中产生臭气和有色物质处理过程中产生臭气和有色物质n提问：提问：是什么？是什么？n臭气主要是SRB形成的具有臭味的硫化氢气体硫化氢气体以及硫醇硫醇、氨氨气、有机酸气、有机酸等的臭气。同时硫化氢还会与水中的铁离子等金属离子反应形成黑色的硫化物黑色的硫化物沉淀，使处理后的废水颜色较深，需要添加后处理设施，进一步脱色脱臭。一、厌氧消化法一、厌氧消化法甲烷发酵甲烷发酵 l厌氧消化法：厌氧消化法：是指在无氧条件下，由兼性微生物及专性厌是指在无氧条件下，由兼性微生物及专性厌氧微生物的作用下，将有机物降解，最终产物为二氧化碳氧微生物的作用下，将有机物降解，最终产物为二氧化碳和甲烷

55、气的生物处理方法。和甲烷气的生物处理方法。l沼气发酵，已有年的研究历史，常用于将城市的垃圾、粪沼气发酵，已有年的研究历史，常用于将城市的垃圾、粪便、污水、工业废水及生物处理的剩余污泥等的处理，并便、污水、工业废水及生物处理的剩余污泥等的处理，并从中获得可燃性气体从中获得可燃性气体沼气（甲烷，沼气（甲烷，CHCH4 4）l常用的构筑物为发酵罐或消化池。常用的构筑物为发酵罐或消化池。l甲烷发酵的微生物群落与有氧环境中的不同，它们是由分甲烷发酵的微生物群落与有氧环境中的不同，它们是由分解蛋白质、脂肪、淀粉、纤维素等的专性厌氧菌和兼性厌解蛋白质、脂肪、淀粉、纤维素等的专性厌氧菌和兼性厌氧菌及专性厌氧的

56、产甲烷菌等组成。氧菌及专性厌氧的产甲烷菌等组成。（二）厌氧活性污泥净化废水的作用机理（二）厌氧活性污泥净化废水的作用机理n复杂污染物的厌氧降解过程可以分为四个阶段复杂污染物的厌氧降解过程可以分为四个阶段水解阶段、水解阶段、发发酵阶段（又称酸化阶段）、酵阶段（又称酸化阶段）、产乙酸阶段产乙酸阶段、产甲烷阶产甲烷阶段段n框图表示见下图框图表示见下图 n1水解阶段水解阶段n在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物水解为小分子的有机物在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物水解为小分子的有机物n2 2发酵阶段发酵阶段 n梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌、拟杆菌等拟杆菌等酸化细菌酸化细菌吸收并转化为更为简单的化吸收并转化为

57、更为简单的化合物分泌到细胞外，产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧合物分泌到细胞外，产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨等化碳、氢气、氨等复杂有机物复杂有机物1 1水解水解 2 2发酵发酵3 3产乙酸产乙酸硫酸盐还原硫酸盐还原4 4产甲烷产甲烷4 4产甲烷产甲烷硫酸盐还原n上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质，这一阶段的主导细菌是胞物质，这一阶段的主导细菌是乙酸菌乙酸菌。同时水中有硫酸盐。同时水中有硫酸盐时，还会有时，还会有硫酸盐还原菌硫酸盐还原菌参与产乙酸过程。参与产乙酸过程。n乙酸、氢气、碳酸、甲酸

58、和甲醇等被甲烷菌利用被转化为甲烷乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被甲烷菌利用被转化为甲烷和以及和以及甲烷菌甲烷菌细胞物质。细胞物质。n经过这些阶段大分子的有机物就被转化为甲烷、二经过这些阶段大分子的有机物就被转化为甲烷、二氧化碳、氢气、硫化氢等小分子物质和少量的厌氧氧化碳、氢气、硫化氢等小分子物质和少量的厌氧污泥。污泥。n有28的甲烷来自H2的氧化和CO2的还原。72的甲烷来自乙酸盐的裂解。由于大部分甲烷和二氧化碳逸出，氨(NH3)以亚硝酸铵(NH4NO2)、碳酸氢铵(NH4HCO3)形式留在污泥中，它们可中和第一阶段产生的酸，为产甲烷菌创造了生存所需的弱碱性环境。氨可被产甲烷菌用作氮源。研究表

59、明：研究表明：由酸和醇的甲基形成甲烷。由酸和醇的甲基形成甲烷。14CH3COOH14CH4+CO2414CH3OH314CH4+CO2+2H2Ol施大特曼施大特曼(stadtman)和巴克尔和巴克尔(Barker)及庇涅及庇涅(Pine)和维施尼和维施尼(vishhnise)l1951和和1957年用年用14C示踪原子标记乙酸示踪原子标记乙酸的甲基碳原子的甲基碳原子l证明甲烷是由甲基直接形成证明甲烷是由甲基直接形成甲烷产生的机制：甲烷产生的机制：14CH4+2C3H7COOH 1949年，施大特曼和巴克尔于用同位素年，施大特曼和巴克尔于用同位素14CO2使乙醇和丁醇氧化，产生带同位素使乙醇和丁

60、醇氧化，产生带同位素14C的甲烷，证的甲烷，证明甲烷可由明甲烷可由CO2还原形成。还原形成。由由醇醇的氧化使的氧化使二氧化碳二氧化碳还原形成还原形成甲烷甲烷及有机酸及有机酸2CH3CH2OH+14CO214CH4+2CH3COOH 2C3H7CH2OH+14CO2CH4+4CH3COOH脂肪酸脂肪酸有时用有时用水水作还原剂或供氢作还原剂或供氢体产生体产生甲烷甲烷2C3H7COOH+CO2+2H2O 1906 年索根(Soehnge，)及费舍尔(Fisher)观察到：利用利用H2使使CO2还原形成甲烷还原形成甲烷4H2+CO2CH4+2H2O在H2和H2O存在时，巴氏甲烷八叠球菌(Methano

61、sarcina barkerii)与甲酸甲烷杆菌(Methanobacterium formicicum)能将CO还原形成甲烷。3H2+COCH4+H2O2H2O+4COCH4+3CO2巴氏甲烷八叠球菌巴氏甲烷八叠球菌甲酸甲烷杆菌甲酸甲烷杆菌几种物质沼气发酵的产气量几种物质沼气发酵的产气量物 质乙醇纤维素脂 肪蛋白质沼气mL 974 830 1250704CH4 75 50 68 71CO2 25 50 32 29沼气发酵实例n农村沼气池产生的沼气成为农村重要的能源物质；n大型养殖场的畜禽废水处理采用沼气发酵消除污染；n高浓度的生活污水亦可采用沼气发酵技术去除有机污染物；（二）（二）厌氧活性污

62、泥的培养厌氧活性污泥的培养 1.1.厌氧活性污泥的菌种来源厌氧活性污泥的菌种来源 牛、羊、猪、鸡等禽畜粪便含有丰富的水牛、羊、猪、鸡等禽畜粪便含有丰富的水解型细菌和产甲烷菌。解型细菌和产甲烷菌。城市生活污水处理厂的浓缩污泥城市生活污水处理厂的浓缩污泥 同类水质处理厂的厌氧活性污泥同类水质处理厂的厌氧活性污泥 2.2.厌氧活性污泥的驯化与培养厌氧活性污泥的驯化与培养 3.厌氧污泥的性质和组成厌氧污泥的性质和组成n厌氧污泥：由厌氧污泥：由兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有机杂质机杂质形成的污泥颗粒。形成的污泥颗粒。n呈呈灰色灰色至黑色至黑色，n有生物吸附作用、生物

63、降解作用和絮凝作用，有一定有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用，有一定的沉降性能；的沉降性能；n颗粒厌氧活性污泥的直径在颗粒厌氧活性污泥的直径在05mm以上。以上。n微生物的组成主要有六种：微生物的组成主要有六种：n由外到内由外到内水解细菌水解细菌、发酵细菌发酵细菌、氢细菌和乙酸菌氢细菌和乙酸菌、甲甲烷菌烷菌、硫酸盐还原菌硫酸盐还原菌、厌氧原生动物厌氧原生动物n其中其中产甲烷菌产甲烷菌是厌氧活性污泥的中心骨架是厌氧活性污泥的中心骨架（三）厌氧污泥处理的工艺流程n其中厌氧活性污泥反应器是工艺中的核心其中厌氧活性污泥反应器是工艺中的核心废废水水调节池调节池热热交交换换器器37厌氧活性厌氧活性污泥

64、反应器污泥反应器气柜气柜沉淀池沉淀池出出水水回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥二、厌氧生物膜法n主要指主要指厌氧滤器（厌氧滤器（AF）沼气出水 进水三、厌氧生物反应器发展n工作原理工作原理n2 2级级(平流沉平流沉淀淀+厌氧污泥厌氧污泥消化消化)全国各地使用广泛，为生活污水的预处理液固分离及厌氧杀寄生虫及病菌第一代厌氧反应器第一代厌氧反应器化粪池化粪池n缺点：缺点：污泥量少、污泥量少、易被带出，静态易被带出，静态消化消化 污水间歇地或连污水间歇地或连续地进入消化池，续地进入消化池，上部排水，顶部上部排水，顶部排沼气，水力或排沼气，水力或机械搅拌装置充机械搅拌装置充分混合，水力停分混合，水力停留时

65、间等于固体留时间等于固体停留时间，无污停留时间，无污泥回流。泥回流。活性污泥浓度不活性污泥浓度不高，一般高，一般5。停。停留时间留时间2530d。厌氧接触消化池厌氧接触消化池u在常规消化池的基础上增设了污泥回流装置。u污泥浓度增至10甚至20左右，效率较高，停留时间约为110d。挡板式厌氧反应器挡板式厌氧反应器(anaerobic baffled reactor,ABR)进水沼气出水n克服了第一代的缺点，且处理污水效果比较好 第二代厌氧反应器 UASBUASB反应器（反应器（influentSludge bed污污泥泥沉沉降降沼气沼气阻挡阻挡收集收集effluentn反应器是一个无填料的空容器

66、，运行时反应器是一个无填料的空容器，运行时污水以一定流速自下进入反应器，通过污水以一定流速自下进入反应器，通过一个悬浮的污泥层，料液和污泥菌体接一个悬浮的污泥层，料液和污泥菌体接触反应并产生沼气小气泡，气泡托起使触反应并产生沼气小气泡，气泡托起使污泥上升，在上部有一个关键装置气污泥上升，在上部有一个关键装置气液液固三相分离器，使污泥下沉，气水固三相分离器，使污泥下沉，气水分离。分离。n折流式厌氧反应器折流式厌氧反应器(ABR)，效率更高。，效率更高。工业级UASB装置http:/http:/钢制圆形结构混凝土方形结构（便于施工及分离器设置）全世界有几千座全世界有几千座UASB反应器，占所有厌氧反应器反应器，占所有厌氧反应器（第二代以上）（第二代以上）总数的总数的64%，应用广泛应用广泛 UASB 反应器完全混合型EGSB反应器厌氧滤池厌氧塘流化床-复合床n(3)Anaerobic fluidized bed biofilm reactor化工流化床化工流化床原理原理炉灰炉灰等作生物膜等作生物膜载体，载体，生物颗粒流生物颗粒流化化出水外出水外回流回流 第三代厌氧生物反应器n厌氧膨胀颗粒污